無線通信的軌道交通CBTC技術分析探討

徐楊元

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴大也讓軌道交通成為了當前人們最喜愛的交通工具之一。不過由于城市人口的飛速增加，地鐵交通的壓力也越來越大，為了提升地鐵交通的效率，CBTC技術的應用積極促進了軌道交通的發(fā)展，確保地鐵列車在運行過程中的穩(wěn)定、安全。

關鍵詞：軌道交通;無線通信;CBTC技術

CBTC技術是軌道交通發(fā)展過程中的關鍵技術之一，由于城市發(fā)展的需求，加上軌道交通速度快、能源消耗少的特點，因此大多數(shù)城市都建立起了一定規(guī)模的軌道交通路線，這對緩解城市交通壓力以及保護城市環(huán)境都是非常有利的，其中CBTC技術也發(fā)揮了其最大的作用。

一、CBTC系統(tǒng)的概念和原理

在傳統(tǒng)城市交通運輸上，公交車一直占據(jù)著城市交通的主力，不過由于人口的不斷增加，公交車也顯現(xiàn)出了運輸能力不足的情況，而且公交車的能源消耗相對較大，因此會給我國經(jīng)濟和環(huán)境造成很大負擔。因此軌道交通技術的不斷成熟也成為了城市發(fā)展中城市交通改革的重要方向，而CBTC系統(tǒng)是基于通信的列車自動控制系統(tǒng)，它可以利用計算機和通信技術來對列車實施自動控制，確保能夠實現(xiàn)移動閉塞制式。CBTC系統(tǒng)最大的優(yōu)勢就是能夠讓列車設備和導軌以及車站設備實現(xiàn)雙向通信，相對于傳統(tǒng)系統(tǒng)來說，利用無線通信的CBTC系統(tǒng)不僅可以有效控制硬件設施的數(shù)量，同時對系統(tǒng)的安裝、維護、調試和使用等等工作都變得更加便捷，而且還能有效控制設備的運維與安裝成本，對于軌道交通的經(jīng)濟效益發(fā)展是非常有利的，同時還能確保軌道交通的可持續(xù)發(fā)展。如今CBTC系統(tǒng)已經(jīng)成為了軌道交通信號系統(tǒng)中的主要技術，不光在國內(nèi)的軌道交通建設中受到歡迎，在國外的軌道交通建設中也被廣泛使用。CBTC可以讓車輛在行進中利用雙向通信技術來第一時間獲得列車的位置和速度，并且可以對其他列車發(fā)出安全間隔消息，確保列車的行進安全以及減少突發(fā)事件的影響，以滿足當前城市軌道交通的大容量和高密度的乘客需求，以促進城市軌道交通能獲得安全穩(wěn)定的發(fā)展。

CBTC系統(tǒng)的主要設備包含著中心控制設備、車站控制設備、列車裝載設備、軌道裝載設備以及無線通信網(wǎng)絡構成，調度控制中心會對各個車站的設備進行控制，確保各個車站能夠實現(xiàn)及時交接。而各個車站設備會利用無線網(wǎng)來對其范圍內(nèi)的車輛和軌道進行實施通信和控制。而在列車的運行中列車所裝載的設備會利用無線網(wǎng)把列車的位置和速度等信息發(fā)送到車站設備中，并獲取軌道裝載設備發(fā)送的岔道口、線路坡度、限速段以及停站點等信息，確保能夠實時獲取安全距離以及列車的速度，保障整個軌道交通系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、安全且高速地運行。

而CBTC系統(tǒng)的無線傳輸具有如下要求：系統(tǒng)數(shù)據(jù)的誤碼率BER等于10-4～10-6，危險側故障率THR等于10-9一小時～10-8一小時，丟包率必須小于1%。為了確保列車控制系統(tǒng)需求的信息量以及實時性的需求，無線網(wǎng)的延遲一定要控制在150毫秒。而且無線網(wǎng)范圍內(nèi)的區(qū)域都應當確保A/B雙網(wǎng)冗余覆蓋，保障整個線路的列車網(wǎng)絡傳輸速度不得低于一千kb每秒，上傳和下載速度應當各占500kb每秒，同時還要確保符合故障倒向安全原則。

二、地鐵CBTC系統(tǒng)的技術構成

當前地鐵交通建設中CBTC的作用非常重要，而CBTC系統(tǒng)所需技術主要包含了WLAN技術、交叉感應環(huán)線以及LTE等技術。其中WLAN技術是大家所熟知的無線局域網(wǎng)絡技術，其基礎是IEEE802.11無線通信技術，也是網(wǎng)絡和無線技術的完美結合。如今WLAN技術已經(jīng)成為了人們生活中必不可少的技術之一，而基于IEEE802.11技術的標準也讓無線網(wǎng)絡的傳輸質量和速度獲得了飛速提升，同時為了確保無線網(wǎng)絡不被周邊環(huán)境干擾，智能天線的使用也能夠對波束等因素進行動態(tài)調節(jié)，確保網(wǎng)絡不會因為其他原因而造成波動，確保網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。而WLAN技術的兼容性很強，當前所使用的接入設備以及終端設備都能確保有效鍵入，因此當前的WLAN技術可以完全保障在軌道交通的工作中能夠穩(wěn)定運行。

交叉感應環(huán)線技術是地鐵CBTC技術的主要傳輸方式之一，由于運行中交叉感應環(huán)線的數(shù)據(jù)傳輸速率不足，因此車輛和軌道基本會利用磁感應的方法來實現(xiàn)信息傳輸工作。軌道旁所裝載的CBTC設備可以針對當前區(qū)域的列車進行信息交換，而列車的運行狀況可以利用車載CBTC設備進行準確傳輸。軌道CBTC設備在獲得相應信息后會根據(jù)當前狀況來計算列車運行權限并把信息傳輸給列車，確保列車能夠安全、快速且穩(wěn)定運行。

而LTE移動通信技術有設備靈活以及上下行資源可調節(jié)的特色，可以利用具體需求進行調節(jié)來確保滿足工作需求。LTE利用了自動頻率校正技術來保障高速移動中無線網(wǎng)絡的質量，而且LTE技術還運用ICIC技術來控制區(qū)域邊緣的干擾頻率，確保增強區(qū)域吞吐率。LTE技術的目標就是建立起無線接入架構，確保該架構具有高傳輸效率以及低延遲的效果，并且可以加強多媒體廣播組的工作，讓地鐵建設和運行的控制變得更加智能化。

三、地鐵CBTC技術的特點

CBTC是促進軌道交通發(fā)展的關鍵技術，CBTC技術的特點除了能夠確保提高軌道交通信息的傳輸速度外，還能夠加強軌道交通的運行效率，確保軌道交通的發(fā)展能夠更得上當前社會發(fā)展和人們出行的需求。但從信息傳輸方面來說，CBTC技術能夠有效確保列車運行過程中產(chǎn)生的大量信息傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，而超快的傳輸速度也能讓管理人員第一時間得到列車運行的信息，并且來對列車進行有效控制，確保移動自動閉塞系統(tǒng)能夠完美實現(xiàn)，以控制地鐵投資成本和日常運維工作能夠得到有效控制，讓列車的運行穩(wěn)定性和速度大幅提升，同時可以控制和組織好雙向以及單項連續(xù)運行啟動的范圍，讓載客量以及速度不一樣的列車都能夠受到有效控制，以確保能夠實現(xiàn)地鐵故障的集中化管理，全面掌控列車的運行情況，讓列車的運行變得更加安全、更加快速、更加穩(wěn)定。而CBTC還能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電纜工作，能夠免去布線工作以及后期的維護和保養(yǎng)成本，讓地鐵的經(jīng)濟效益和工作效率得到顯著提升。而且CBTC系統(tǒng)還能夠讓車輛和控制中心進行雙向溝通，確保列車運行間隔能夠得到有效控制，讓地鐵運行效率變得更高。

四、結語

CBTC系統(tǒng)是保障地鐵不斷發(fā)展的關鍵技術，它完美集成了無線網(wǎng)絡技術、計算機技術以及自動控制技術，確保能夠對列車進行集中化控制和管理，保障軌道交通的發(fā)展能夠更加安全、更加穩(wěn)定、更加便捷。

參考文獻：

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